(57)【要約】【課題】負荷電圧の変動を緩やかにすることができ、電力損失および設備費や運転費などのコストを低減することができる直流電源装置を提供する。【解決手段】整流器１１が、商用電源１の交流電力を直流電力に変換可能である。停電時用蓄電池が、整流器１１に接続され、充放電可能である。複数の導電線１３が、それぞれ導体抵抗を有し、整流器１１および停電時用蓄電池１２から直流電力を供給可能に接続されている。各導電線１３は、整流器１１および停電時用蓄電池１２と負荷２との間に、それぞれ並列に接続されている。各接点１４が、各導電線１３に設けられている。調整手段１５が、各接点１４を選択的に開閉して、導電線１３の導通する本数を調整する構成を有している。これにより、調整手段１５は、整流器１１および停電時用蓄電池１２から負荷２に印加する直流電圧を調整可能になっている。【選択図】図１
0003118653.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
負荷に直流電力を供給するための直流電源装置であって、
交流電力を直流電力に変換可能な整流器と、
前記整流器に接続され充放電可能な停電時用蓄電池と、
それぞれ導体抵抗を有し、前記整流器および前記停電時用蓄電池から直流電力を供給可能に接続され、前記整流器および前記停電時用蓄電池と前記負荷との間にそれぞれ並列に接続された複数の導電線と、
各導電線に設けられた接点と、
各接点を選択的に開閉して前記導電線の導通する本数を調整することにより、前記整流器および前記停電時用蓄電池から前記負荷に印加する直流電圧を調整可能な調整手段とを、
有することを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記停電時用蓄電池が放電するとき、前記負荷に流れる直流電流の大きさに基づいて各接点の開閉を制御して前記導電線の導通する本数を調整する構成を有することを、特徴とする請求項１記載の直流電源装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、通信装置などの負荷に直流電力を供給するための直流電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電池によるバックアップを必要とする負荷に直流電力を供給するための直流電源装置として、図３に示すように、商用電源１から交流電力を直流電力に変換する整流器５１が蓄電池５２に接続されるとともに、シリコンダイオードの順方向電圧降下が蓄電池５２の１セルの電圧に相当するよう直列に組み込まれたシリコンドロッパ５３を介して負荷２に接続され、シリコンドロッパ５３と並列に短絡用接点５４が接続されたものがある。
【０００３】
この従来の直流電源装置は、商用電源１の受電時には整流器５１によって蓄電池５２を浮動充電するとともにシリコンドロッパ５３を介して負荷２に直流電力を供給し、商用電源１の停電時には蓄電池５２からシリコンドロッパ５３を介して負荷２に直流電力を供給するように構成されている。また、商用電源１の停電が長時間継続して蓄電池５２の電圧が設定値（蓄電池５２の１セルの電圧値相当）以下になると、シリコンドロッパ５３と並列に接続された短絡用接点５４をオンにして負荷電圧の低下を補償するようになっている。商用電源１が復電すると、整流器５１によって蓄電池５２を回復充電するとともに、シリコンドロッパ５３を介して負荷２に直流電力を供給するようになっている。
【０００４】
図４に示すように、商用電源１の停電時の負荷電圧の変化は、まず、蓄電池５２の放電開始時には、蓄電池５２の充電電圧（図中のＡ点）から蓄電池端子電圧（図中のＢ点）となり、放電とともに電圧降下していく。負荷電圧の低下を補償するために短絡用接点５４をオンにすると、蓄電池５２の１セル相当の電圧上昇（図中のＣ点）になり、その後、放電終止電圧（図中のＤ点）になるまで放電を続ける。
【０００５】
このような従来の直流電源装置では、整流器５１の出力電圧は少なくとも蓄電池５２の回復充電電圧に設定され、整流器５１の出力電流は少なくとも負荷２に流れる電流と蓄電池５２の回復充電時に流れる電流との和に設定されている。また、シリコンドロッパ５３は、連続して負荷２に直流電流を流し得るように設計されている。
【０００６】
このように、従来の直流電源装置では、蓄電池５２の充電時に、シリコンドロッパ５３を介して負荷２に電力を供給するため、（負荷電流〔Ａ〕×シリコンドロッパ５３のドロップ電圧〔Ｖ〕）の電力損失が発生するという問題がある。なお、停電による蓄電池５２の放電時にも、シリコンドロッパ５３を介して負荷２に電力を供給しているため、同様の電力損失が発生している。
【０００７】
この問題を解決するために、整流器を複数のユニットで構成し、一部のユニットを蓄電池に接続し、他のユニットを負荷に接続し、蓄電池と負荷との間にシリコンドロッパおよびシリコンドロッパの短絡用接点から成る並列回路を接続した直流電源装置がある（例えば、特許文献１参照）。この直流電源装置では、蓄電池の充電時、一部のユニットによりシリコンドロッパを介することなく負荷に電力を供給することができるため、シリコンドロッパによる電力損失は発生しない。
【０００８】
【特許文献１】実開平６−６０２５６号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の直流電源装置および特許文献１記載の直流電源装置では、停電による蓄電池の放電時には、シリコンドロッパを介して負荷に電力を供給するため、シリコンドロッパによる電力損失が発生するという課題があった。また、シリコンドロッパにより電圧が降下する分、蓄電池のセルを追加しなければならず、その設備費や充電電圧を高くすることによる運転費の増加など、コストが嵩むという課題があった。特に、整流器および蓄電池と負荷とがそれぞれ別階または別室に設置され、負荷に接続された電線が長くなる場合には、蓄電池による供給電圧が電線の導電抵抗により低下するのを防ぐため、さらに蓄電池のセルを追加しなければならず、設備費や運用費などのコストがさらに嵩むという課題があった。
【００１０】
蓄電池の放電時に、負荷電圧の低下を補償するために短絡用接点をオンにすると、負荷電圧にステップ状の急激な変動が生じるという課題があった。このような負荷電圧の急激な変動は、例えば負荷が通信装置の場合には、通信品質の低下の原因となる。また、シリコンドロッパ自体が高価であるため、設備費などのコストが嵩むという課題もあった。
【００１１】
本考案は、このような課題に着目してなされたもので、負荷電圧の変動を緩やかにすることができ、電力損失および設備費や運転費などのコストを低減することができる直流電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本考案に係る直流電源装置は、負荷に直流電力を供給するための直流電源装置であって、交流電力を直流電力に変換可能な整流器と、前記整流器に接続され充放電可能な停電時用蓄電池と、それぞれ導体抵抗を有し、前記整流器および前記停電時用蓄電池から直流電力を供給可能に接続され、前記整流器および前記停電時用蓄電池と前記負荷との間にそれぞれ並列に接続された複数の導電線と、各導電線に設けられた接点と、各接点を選択的に開閉して前記導電線の導通する本数を調整することにより、前記整流器および前記停電時用蓄電池から前記負荷に印加する直流電圧を調整可能な調整手段とを、有することを特徴とする。
【００１３】
本考案に係る直流電源装置は、整流器を商用電源等の交流電源に接続して使用される。商用電源等の受電時には、整流器が商用電源等の交流電力を直流電力に変換して、それぞれ並列に接続された複数の導電線を介して負荷に直流電力を供給するとともに、停電時用蓄電池を浮動充電する。また、商用電源等の停電時には、充電された停電時用蓄電池が放電し、各導電線を介して負荷に直流電力を供給する。このとき、調整手段により各導電線に設けられた各接点を選択的に開閉して導電線の導通する本数を調整して、導電線の導体抵抗による抵抗値を変化させ、負荷に印加する直流電圧を調整することができる。
【００１４】
調整手段で導電線の導通する本数を増やすことにより、導電線の導体抵抗による抵抗値を小さくすることができ、シリコンドロッパを使用する場合に比べて、電力損失を低減することができる。導電線の本数を増やし、導電線の導通する本数を調整手段で細かく調整することにより、負荷電圧の変動を緩やかにすることができる。このため、負荷にステップ状の急激な電圧変動がかかるのを防ぐことができ、通信品質の低下など、負荷の性能低下を防ぐことができる。
【００１５】
本考案に係る直流電源装置では、シリコンドロッパを使用しないため、停電時用蓄電池にシリコンドロッパによる電圧低下分のセルを追加する必要がない。また、導電線が長くなることによる導体抵抗の増加を、導電線の導通する本数を増やすことにより抑え、電圧低下を防ぐことができるため、停電時用蓄電池にセルを追加する必要がない。このように、電圧低下に応じてセルを追加する場合に比べ、停電時用蓄電池のセル数を少なくすることができるため、設備費や運転費などのコストを低減することができる。
【００１６】
本考案に係る直流電源装置で、負荷は、例えば伝送装置、交換機、無線機、照明装置、制御装置など、停電時用蓄電池によるバックアップを必要とするものであればいかなるものから成っていてもよい。
【００１７】
本考案に係る直流電源装置で、前記調整手段は、前記停電時用蓄電池が放電するとき、前記負荷に流れる直流電流の大きさに基づいて各接点の開閉を制御して前記導電線の導通する本数を調整する構成を有することが好ましい。負荷にかかる電圧の降下量は、負荷に流れる直流電流の大きさと、整流器および停電時用蓄電池と負荷との間の抵抗値との積で表される。このため、この構成では、負荷に流れる直流電流の大きさが大きくなるとき、導電線の導通する本数を増やすよう調整手段で各接点の開閉を制御して抵抗値を小さくし、直流電流の大きさが小さくなるとき、導電線の導通する本数を減らすよう調整手段で各接点の開閉を制御して抵抗値を大きくすることにより、負荷での電圧降下を許容範囲内に収めるとともに、負荷に印加する直流電圧を安定させることができる。また、これにより、無駄な電力損失を抑えることができるため、停電時用蓄電池の放電時間を延ばすことができる。なお、調整手段は、コンピュータを有し、自動で各接点の開閉を制御可能であってもよい。
【考案の効果】
【００１８】
本考案によれば、負荷電圧の変動を緩やかにすることができ、電力損失および設備費や運転費などのコストを低減することができる直流電源装置を提供することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本考案の実施の形態について説明する。
図１は、本考案の実施の形態の直流電源装置を示している。
図１に示すように、直流電源装置１０は、通信装置などの負荷２に直流電力を供給するための直流電源装置１０であって、整流器１１と停電時用蓄電池１２と複数の導電線１３と接点１４と調整手段１５とを有している。
【００２０】
整流器１１は、商用電源１に接続されて、商用電源１の交流電力を直流電力に変換可能になっている。
停電時用蓄電池１２は、整流器１１に接続され、充放電可能になっている。
各導電線１３は、それぞれ導体抵抗を有し、整流器１１および停電時用蓄電池１２から直流電力を供給可能に接続されている。各導電線１３は、整流器１１および停電時用蓄電池１２と負荷２との間に、それぞれ並列に接続されている。
各接点１４は、各導電線１３にそれぞれ設けられている。
【００２１】
調整手段１５は、各接点１４を選択的に開閉して、導電線１３の導通する本数を調整する構成を有している。これにより、調整手段１５は、整流器１１および停電時用蓄電池１２から負荷２に印加する直流電圧を調整可能になっている。特に、調整手段１５は、停電時用蓄電池１２が放電するとき、負荷２に流れる直流電流の大きさに基づいて各接点１４の開閉を制御して、導電線１３の導通する本数を調整する構成を有している。
【００２２】
なお、具体的な一例では、整流器１１からの直流電圧の出力は４８Ｖである。停電時用蓄電池１２は、容量が約２Ｖのセルを、２３セル有している。導電線１３は５本であり、接点１４も５個である。
【００２３】
次に、作用について説明する。
直流電源装置１０は、整流器１１を商用電源１に接続して使用される。商用電源１の受電時には、整流器１１が商用電源１の交流電力を直流電力に変換して、それぞれ並列に接続された複数の導電線１３を介して負荷２に直流電力を供給するとともに、停電時用蓄電池１２を浮動充電する。また、商用電源１の停電時には、充電された停電時用蓄電池１２が放電し、各導電線１３を介して負荷２に直流電力を供給する。このとき、調整手段１５により各導電線１３に設けられた各接点１４を選択的に開閉して導電線１３の導通する本数を調整して、導電線１３の導体抵抗による抵抗値を変化させ、負荷２に印加する直流電圧を調整することができる。
【００２４】
直流電源装置１０では、負荷２にかかる電圧の降下量は、負荷２に流れる直流電流の大きさと、整流器１１および停電時用蓄電池１２と負荷２との間の抵抗値との積で表される。このため、停電時用蓄電池１２が放電するとき、負荷２に流れる直流電流の大きさに基づいて各接点１４の開閉を制御して、導電線１３の導通する本数を調整することにより、負荷２での電圧降下を許容範囲内に収めるとともに、負荷２に印加する直流電圧を安定させることができる。具体的には、負荷２に流れる直流電流の大きさが大きくなるとき、導電線１３の導通する本数を増やすよう調整手段１５で各接点１４の開閉を制御して抵抗値を小さくし、直流電流の大きさが小さくなるとき、導電線１３の導通する本数を減らすよう調整手段１５で各接点１４の開閉を制御して抵抗値を大きくする。
【００２５】
例えば、負荷２に流れる直流電流の大きさと、導電線１３の導通する本数との関係を、以下のようにして求めることができる。
まず、停電時用蓄電池１２の最大放電電流を１００Ａとし、停電時用蓄電池１２の電線接続端子の電圧降下を０．３Ｖとする。整流器１１と停電時用蓄電池１２とを接続する電源線１６は、ＣＶ３２５を１０ｍ使用する。各導電線１３は、ＣＶ３２５を５０ｍ使用する。
【００２６】
このときの電源線１６での電圧降下は、
最大放電電流  １００〔Ａ〕×電源線１６の抵抗値  ０．０５６８〔Ω／ｋｍ〕
×０．０１〔ｋｍ〕×２（１往復分）＝  ０．１３４〔Ｖ〕
となる。
【００２７】
次に、負荷電圧が４２Ｖ以上になる条件を満足する導電線１３の許容電圧降下を求めると、
停電時用蓄電池１２の１セルの終止電圧  １．８５〔Ｖ〕×セル数  ２３〔セル〕
−（整流器１１と停電時用蓄電池１２との間の電圧降下  ０．１３４〔Ｖ〕
＋停電時用蓄電池１２の電線接続端子の電圧降下  ０．３〔Ｖ〕
＋負荷電圧  ４２〔Ｖ〕）＝  ０．１１６〔Ｖ〕
となる。
【００２８】
各接点１４を制御して導電線１３の導通する本数を１本づつ増加した場合の、電圧補償が可能となる負荷電流許容範囲を求める。
導電線１３の導通する本数が１本の場合；
１／［０．０５ｋｍ×２（１往復分）×０．０５６８〔Ω/ｋｍ〕
／０．１１６〔Ｖ〕］＝  ２０．４〔Ａ〕
したがって、負荷電流が２０．４Ａ以下の場合、導電線１３の導通する本数が１本となるように、各接点１４の開閉を制御すればよい。
【００２９】
導電線１３の導通する本数が２本の場合；
１／［０．０５ｋｍ×２（１往復分）×０．０２８４〔Ω/ｋｍ〕
／０．１１６〔Ｖ〕］＝  ４０．９〔Ａ〕
したがって、負荷電流が２０．４Ａ〜４０．９Ａの間の場合、導電線１３の導通する本数が２本となるように、各接点１４の開閉を制御すればよい。
【００３０】
導電線１３の導通する本数が３本の場合；
１／［０．０５ｋｍ×２（１往復分）×０．０１８９〔Ω/ｋｍ〕
／０．１１６〔Ｖ〕］＝  ６１．２〔Ａ〕
したがって、負荷電流が４０．９Ａ〜６１．２Ａの間の場合、導電線１３の導通する本数が３本となるように、各接点１４の開閉を制御すればよい。
【００３１】
導電線１３の導通する本数が４本の場合；
１／［０．０５ｋｍ×２（１往復分）×０．０１４２〔Ω/ｋｍ〕
／０．１１６〔Ｖ〕］＝  ８１．７〔Ａ〕
したがって、負荷電流が６１．２Ａ〜８１．７Ａの間の場合、導電線１３の導通する本数が４本となるように、各接点１４の開閉を制御すればよい。
【００３２】
導電線１３の導通する本数が５本の場合；
１／［０．０５ｋｍ×２（１往復分）×０．０１１３〔Ω/ｋｍ〕
／０．１１６〔Ｖ〕］＝  １０２．１〔Ａ〕
したがって、負荷電流が８１．７Ａ〜１０２．１Ａの間の場合、導電線１３の導通する本数が５本となるように、各接点１４の開閉を制御すればよい。
【００３３】
このように、直流電源装置１０は、負荷２に流れる直流電流の大きさに基づいて各接点１４の開閉を制御して、導電線１３の導通する本数を調整することにより、負荷２での電圧降下を許容範囲内に収めるとともに、負荷２に印加する直流電圧を安定させることができる。また、これにより、無駄な電力損失を抑えることができるため、停電時用蓄電池１２の放電時間を延ばすことができる。
【００３４】
また、直流電源装置１０は、調整手段１５で導電線１３の導通する本数を増やすことにより、導電線１３の導体抵抗による抵抗値を小さくすることができ、シリコンドロッパを使用する場合に比べて、電力損失を低減することができる。
【００３５】
導電線１３の本数を増やし、導電線１３の導通する本数を調整手段１５で細かく調整することにより、負荷電圧の変動を緩やかにすることができる。また、図２に示すように、例えば、停電時用蓄電池１２の充電時に、直流電流を流す導電線１３の本数を増やして負荷電圧の上限値に合わせた電圧補償をすることにより、停電時用蓄電池１２の放電時に、負荷電圧の変動を徐々に緩やかに低下させることができる。このため、負荷２にステップ状の急激な電圧変動がかかるのを防ぐことができ、通信品質の低下など、負荷２の性能低下を防ぐことができる。
【００３６】
直流電源装置１０では、シリコンドロッパを使用しないため、停電時用蓄電池１２にシリコンドロッパによる電圧低下分のセルを追加する必要がない。また、導電線１３が長くなることによる導体抵抗の増加を、導電線１３の導通する本数を増やすことにより抑え、電圧低下を防ぐことができるため、停電時用蓄電池１２にセルを追加する必要がない。このように、電圧低下に応じてセルを追加する場合に比べ、停電時用蓄電池１２のセル数を少なくすることができるため、設備費や運転費などのコストを低減することができる。また、停電時用蓄電池１２をコンパクト化することもできる。
【００３７】
なお、直流電源装置１０で、各導電線１３および各接点１４は、抵抗値を変化可能な導体から成り、調整手段１５は、その導体の抵抗値を調整可能に構成されていてもよい。この場合にも、負荷２に印加する直流電圧を調整することができ、負荷電圧を補償可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本考案の実施の形態の直流電源装置を示すブロック回路図である。
【図２】図１に示す直流電源装置の停電時用蓄電池の放電時の負荷電圧の時間変化を示すグラフである。
【図３】従来例の直流電源装置を示すブロック回路図である。
【図４】従来例の直流電源装置の蓄電池の放電時の負荷電圧の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１    商用電源
２    負荷
１０  直流電源装置
１１  整流器
１２  停電時用蓄電池
１３  導電線
１４  接点
１５  調整手段
１６  電源線
【図１】
0003118653.tif 000003
【図２】
0003118653.tif 000004
【図３】
0003118653.tif 000005
【図４】
0003118653.tif 000006